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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Faculdade de Educação

CECIMIG – Centro de Ensino de Ciências e Matemática de Minas Gerais ENCI – Especialização em Ciências por Investigação

Fabiano Gontijo Maia

ANALOGIAS DA CORRENTE ELÉTRICA EM LIVROS DIDÁTICOS DE

FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

Trabalho de conclusão do curso de

especialização em Ensino de Ciências por

Investigação do Centro de Ensino de

Ciências e Matemática da Universidade

Federal de Minas Gerais.

Orientadora: Profª. Mª de Fátima Marcelos

Belo Horizonte

Dezembro de 2012

2

Fabiano Gontijo Maia

ANALOGIAS DA CORRENTE ELÉTRICA EM LIVROS DIDÁTICOS DE

FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

Trabalho de conclusão do curso de

especialização de Ensino de Ciências por

Investigação do Centro de Ensino de

Ciências e Matemática da Universidade

Federal de Minas Gerais.

Orientadora: Profª. Mª de Fátima Marcelos

BANCA EXAMINADORA

____________________________________________________ Profª. MSc. Maria de Fátima Marcelos

Orientadora

______________________________________________________ Prof. MSc. Ivo José Ramos

Leitor Crítico

3

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à minha mulher e as minhas duas filhas, obras únicas da criação Divina.

4

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos que participaram direta, indiretamente, presentes ou à

distância nesta pesquisa. Citar nomes é cair no risco de esquecer alguém, portanto

sou grato a todos que se dignaram ao trabalho de ler estes agradecimentos.

5

Devemos julgar um homem, mais pelas suas perguntas, do que pelas suas respostas. (Voltaire)

6

RESUMO

Este TCC analisa a utilização de analogias da corrente elétrica encontradas nos

livros didáticos de Física recomendados pelo PNLEM 2012/2014. Realizou-se um

levantamento bibliográfico em dez livros que continham o tópico corrente elétrica

e/ou circuito elétrico. Foram analisados índices remissivos, textos, fotografias,

figuras e exercícios. As análises, leituras e reflexões realizadas pretendem

potencializar o uso racional e sistemático dessas analogias objetivando auxiliar o

professor no conhecimento e uso desta ferramenta de ensino. Os resultados

apontam analogias textuais e pictóricas, porém sem uma abordagem metodológica

compatível com as metodologias de ensino específicas para o uso de analogias.

Assim, são abertas novas possibilidades de pesquisas, especialmente no que tange

ao teste dessas analogias em sala de aula com metodologia apropriada.

Palavras-chave: Analogias; Circuito Elétrico; Corrente Elétrica; Ensino de Física;

Livro Didático.

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ABSTRACT

This CBT examines the use of analogies from electrical current found in physics

textbooks recommended by PNLEM 2012/2014. Carried out a literature review in ten

books containing the topic electric current and / or electrical circuit. We analyzed

indexes, text, photographs, illustrations and exercises. The analysis, performed

readings and reflections intend to leverage the rational and systematic aiming these

analogies help the teacher in knowledge and use of this teaching tool. The results

indicate textual and pictorial analogies, but without an approach compatible with the

teaching methodologies specific to the use of analogies. So, are opening up new

possibilities of research, especially in regard to test these analogies in the classroom

with appropriate methodology.

Keywords: Analogies; electric circuit; electric current, physics teaching; textbook.

8

LISTA DE FIGURAS

Nº TÍTULO PAG

Figura 1 Primeira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 1 (2012)

45

Figura 2 Segunda Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 1 (2012)

45

Figura 3 Terceira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 1 (2012)

46

Figura 4 Primeira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 2 (2012)

47

Figura 5 Segunda Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 2 (2012)

48

Figura 6 Primeira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 5 (2012)

49

Figura 7 Primeira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 9 (2012)

50

Figura 8 Primeira Ilustração de Analogia Sobre Corrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Livro nº 10 (2012)

51

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LISTA DE QUADROS

Nº TÍTULO PAG

QUADRO 1

Livros Didáticos de Física do PNLEM, Triênio 2011/2014 analisados no TCC “Analogias da corrente elétrica em livros didáticos de Física para o Ensino Médio” (2012)

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QUADRO 2 Presença da Analogia da Corrente Elétrica nas Coleções de Física do PNLEM (2012 – 2014) Pesquisados (2012) 54

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LISTA DE SIGLAS

CBC Currículo Básico Comum

CEFET MG Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

CNLD Comissão Nacional do Livro Didático

Colted Comissão do Livro Técnico e Livro Didático

ECA Estratégia Centrada no Aluno

ECP Estratégia Centrada no Professor

EJA Educação de Jovens e Adultos

FAE Fundação de Assistência ao Estudante

FENAME Fundação Nacional de Material Escolar

FNDE Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação

INL Instituto Nacional do Livro

LD Livro Didático

MEC Ministério da Educação

MECA Metodologia de Ensino Com Analogias

Plidef Programa do Livro Didático para o Ensino Fundamental

PNLD Programa Nacional do Livro Didático

PNLEM Programa Nacional do Livro Didático de Ensino Médio

TCC Trabalho de Conclusão de Curso

TWA Teaching-with-Analogies

Usaid Agência Norte-Americana para o Desenvolvimento Internacional

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SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ____________________________ ____________13

CAPÍTULO 2 - ANALOGIAS NO ENSINO DE CIÊNCIAS _______ ____________16

2.1 - Conceitos ____________________________________ ________________16

2.2 - Tipos de analogias___________________________ __________________17

2.3 - Analogias Como Recursos Cognitivos ___________ _________________17

2.4 - Analogias em Livros Didáticos ________________ ___________________23

2.5 - Analogias na Física __________________________ __________________24

2.6 - Analogias no Ensino de Física ________________ ___________________25

2.7 - A Analogia da Corrente Elétrica ______________ ____________________25

CAPÍTULO 3 – O LIVRO DIDÁTICO DE FÍSICA ____________ ______________27

3.1 - Breve Histórico do Livro Didático ____________ ____________________28

3.2 - Programas Nacionais do Livro Didático nos Ens inos Fundamental e Médio – PNLD e PNLEM ______________________________________________30

3.2.1 - O PNLD_____________________________________________________30

3.2.2 - O PNLEM ___________________________________________________32

3.2.3 - O PNLEM Atualmente _________________________ ________________32

3.2.4 - Os Programas Nacionais de Livros Didáticos e as Analogias ________33

CAPÍTULO 4 – METODOLOGIA DA PESQUISA _______________ ___________35

4.1 - Considerações iniciais _______________________ __________________35

4.2 - Coleções analisadas __________________________ _________________37

4.3 - Análise dos livros___________________________ ___________________38

CAPÍTULO 5 – RESULTADOS, ANÁLISES E DISCUSSÕES _____ ___________39

5.1 – Presença da Analogia nos Índices Remissivos __ ___________________39

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5.2 – Presença da Analogia em Textos_______________ __________________39

A - Livro 1 ________________________________________ ___________39 B - Livro 2 ________________________________________ ___________42 C - Livro 4 ________________________________________ ___________42 D - Livro 5 ________________________________________ ___________43 E - Livro 9 ________________________________________ ___________44 F - Livro 10 _______________________________________ ___________44

5.3 - Presença da Analogia em Elementos Ilustrativo s____________________44

A - Livro 1 ______________________________________ ______________44 B - Livro 2 ______________________________________ ______________47 C - Livro 5 ______________________________________ ______________48 D - Livro 9 ______________________________________ ______________50 E - Livro 10 _____________________________________ ______________51

5.4 - Presença da Analogia em Exercícios ___________ ___________________52

5.5 – Crítica à Analogia da água corrente X corrent e elétrica ______________52

5.6 – Quadro Geral da Presença da Analogia da Corre nte Elétrica nos Livros Pesquisados ________________________________________ __________54

CAPÍTULO 6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS __________________ ____________56

REFERÊNCIAS ____________________________________________________58

BIBLIOGRAFIA ANALISADA _____________________________ ____________62

ANEXOS _________________________________________________________63

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CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

Muito se tem discutido sobre as mudanças nas práticas de ensino e

aprendizagem na atualidade. Sabe-se que há um vácuo entre aquilo que o professor

tenta transmitir ao aluno em sala de aula e o que este aluno efetivamente apreende.

Assim, estão sendo aplicados métodos dinâmicos e inovadores de estudo, projetos

de trabalho escolar, de integração entre a escola e a comunidade, além de várias

outras experimentações, primando sempre pela melhoria da qualidade do ensino-

aprendizagem.

Nesse sentido, o emprego sistemático e metodológico de analogias no ensino

pode ser ferramenta importante e útil para promover a assimilação do novo

conteúdo, uma vez que são largamente usadas em nosso cotidiano para explicar

diversas situações desconhecidas, baseados em eventos similares aos quais já

estamos familiarizados.

Analogias, mais do que figuras de linguagem, apresentam caráter cognitivo,

sendo estudadas como constituintes do pensamento humano fortemente presentes

em quase todas as atividades, inclusive docentes. Dessa forma, podem ser

amplamente encontradas em livros didáticos.

Assim, pergunta-se: como as analogias que tenham como alvo a corrente

elétrica aparecem nos livros didáticos de Física distribuídos pelo PNLEM

2012/2014?

Este trabalho tem por objetivo geral contribuir para o ensino de Física, por

meio da análise de analogias em livros didáticos.

O objetivo específico é verificar o emprego de analogias que tenham como

alvo a corrente elétrica, quer explicada independente, quer explicada associada ao

circuito elétrico, em coleções dos livros didáticos de Física para o Ensino Médio,

aprovados pelo PNLEM 2012/2014 e apresentados aos professores das escolas

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públicas estaduais do estado de Minas Gerais para escolha e uso no período

referenciado.

Esse trabalho é realizado em duas etapas:

A primeira etapa consta de pesquisa bibliográfica com o intuito de elaborar o

construto teórico no qual essa investigação se fundamenta.

A segunda etapa é constituída pela pesquisa empírica, constando da análise

de dez coleções aprovadas, sendo analisados o terceiro volume de nove destas

coleções e o primeiro volume de uma das coleções de livros didáticos, onde

procurou-se identificar e analisar as analogias da corrente elétrica.

Orientam esse trabalho as questões de pesquisa a seguir:

1- O que são analogias como recurso cognitivo?

2- Quais aspectos envolvem o uso de analogias no ensino de ciências?

3- Quais são as características das analogias da corrente elétrica?

4- Como se estruturam os livros didáticos de Física brasileiros?

5- Como as analogias da corrente elétrica aparecem e são tratadas nos livros

didáticos de Física?

O trabalho está organizado em seis capítulos.

Neste primeiro capítulo – Introdução – apresenta-se uma breve descrição da

pesquisa.

No capítulo 2 – Analogias no ensino de Ciências – traça-se um panorama do

uso das analogias no ensino de ciências, em especial da Física, apresentando ainda

as analogias da corrente elétrica escolhidas como objeto de investigação nos livros

didáticos apresentados.

Dessa forma, as questões de pesquisa 1, 2 e 3 são contempladas nesse

capítulo.

No capítulo 3 – O livro didático de Física – aborda-se as características do

livro didático de Física brasileiro, enfatizando o PNLD e o PNLEM 2012/2014.

A questão de pesquisa número 4 é contemplada nesse capítulo.

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No capítulo 4 – Metodologia de Pesquisa – apresenta-se a metodologia

utilizada nessa pesquisa.

No capítulo 5 – Resultados, análises e discussões – são apresentados os

resultados encontrados nos livros didáticos pesquisados, as análises feitas pelo

pesquisador e as discussões realizadas de acordo com os objetivos e com a revisão

bibliográfica realizada.

Dessa forma, a questão de pesquisa número 5 é contemplada nesse capítulo.

Finalmente no capítulo 6 – Considerações Finais – retoma-se os objetivos e

as questões iniciais da pesquisa, relacionando-os aos resultados obtidos, além de

propõe-se ações e sugere-se novas pesquisas a partir desse estudo.

O interesse no estudo das analogias como recursos no processo de ensino e

aprendizagem foi despertado no pesquisador, professor desde 2004, quando em

2009 licenciou-se em Física e foi orientado durante o estágio de formação pelo

Professor Doutor Ronaldo Luiz Nagem. O pesquisador é graduado em Engenharia

Industrial Mecânica (1996), licenciado em Física (2009) e mestrando em Educação

Tecnológica, todos pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais -

CEFET MG. Atua como professor de Física do ensino médio numa escola estadual

na cidade de Belo Horizonte, MG.

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CAPÍTULO 2 - ANALOGIAS NO ENSINO DE CIÊNCIAS

2.1 - Conceitos

As analogias são utilizadas cotidianamente; em alguns casos nem mesmo se

dá conta de sua utilização. Constata-se, com a leitura de estudos da área, que não

há uma definição consensual entre os teóricos a respeito do conceito de analogias.

Destaca-se a seguir algumas conceituações.

Glynn (1991) define analogias como um processo que objetiva identificar

semelhanças entre assuntos diferentes, em que um destes assuntos já deve ser

conhecido, familiar ao ouvinte, e o outro desconhecido, que se pretende entender.

Duit (1991) classifica as analogias como comparações de forma explícita das

similaridades entre dois domínios. O mesmo conceito é defendido por Treagust et al

(1992).

Segundo Nagem (1997) a analogia refere-se a comparações de estrutura ou

relações entre dois domínios. Ainda de acordo com Nagem (1997, p. 15) “as

analogias expressam comparações e salientam similaridades com os objetos

comparados, indicando claramente os termos comparados”. Para ele, estes

domínios são definidos como veículo e alvo. O veículo refere-se ao conceito que é

conhecido, análogo, e o alvo é o conceito que é desconhecido, exatamente aquele

conceito que se objetiva ser aprendido.

O conceito que será utilizado nesse trabalho, tomando como base os

conceitos anteriormente apresentados, é de que a analogia é uma comparação de

fenômenos que visa estabelecer as semelhanças entre apresentações diferentes,

mas com características similares, com objetivo de ressaltar estas similaridades,

buscando através do conhecido (veículo) entender o desconhecido (alvo).

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2.2 - Tipos de analogias

Ressalta-se que existem quatro diferentes tipos de analogias a serem

consideradas. Nagem (1997) aponta que existe a analogia estrutural, que faz a

comparação entre estruturas com possibilidades de semelhanças, a analogia

funcional que compara as funções das estruturas análogas; a analogia antrópica que

relaciona características de animais com fenômenos ou objetos; e a analogia

congelada, que ocorre quando os termos definem o fenômeno, ou seja, são

considerados sinônimos.

2.3 - Analogias Como Recursos Cognitivos

Segundo Curtis e Reigeluth, (1984) apud Duarte (2005) as analogias têm sido

utilizadas, muito provavelmente, desde os tempos que o homem desenvolveu a

linguagem para comunicação. Duarte (2005) lembra que

as primeiras teorias sobre a analogia e a metáfora surgiram na Grécia clássica e são atribuídas a Aristóteles (séc. IV a.C.), para quem a metáfora era “a marca dos gênios". (Duarte, 2005)

No entanto, as analogias foram, por muito tempo, consideradas próprias da

literatura e da poética, devendo ser empregadas para tornar o texto belo. Porém,

Duarte (2005) aponta que esse não é o único papel das analogias, que podem ser

encontrados em diversas linguagens, inclusive na linguagem científica:

(...) poetas, teólogos ou filósofos reservam [para a analogia] uma intenção estética, procurando provocar a surpresa, na medida em que pode ser considerado um recurso estilístico que reflete um modo original, diferente de ver e falar do mundo; para os cientistas, ela é interpretada como um guia das investigações empíricas, sendo posteriormente eliminada após ter exaurido o seu papel (Duarte, 2005).

Dessa forma, a visão de que analogias não apresentam potencial cognitivo

vem sofrendo modificações nas últimas décadas conforme aponta Marcelos (2006):

Consideradas inicialmente meros ornamentos lingüísticos próprios da linguagem literária e poética, as analogias e metáforas vêm ganhando status cognitivo nas últimas décadas. Vários autores se referem a elas como facilitadoras da aprendizagem, uma vez que estabelecem relações entre o conhecimento já existente – o veículo – com o novo conhecimento – o alvo –, possibilitando um melhor entendimento e assimilação do novo. Nesse

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aspecto, as analogias e metáforas podem significar uma expansão das perspectivas cognitivas, facilitando os procedimentos heurísticos (Marcelos, 2006, p. 26).

Uma vez alçadas ao patamar de recursos cognitivos, o uso das analogias no

Ensino tem sido foco de diversos pesquisadores, quer seja em aulas ministradas ou

em materiais didáticos utilizados (Duit, 1991; Harrison & Treagust, 1993; Dagher,

1995; Glynn & Takahashi, 1998; Terrazzan et al., 2005).

Analogias têm grande aplicação no ensino das Ciências, principalmente

quando se torna necessária abstração para compreensão de determinado conceito.

Fazer uso de uma analogia no ensino de ciências é partir de um conceito conhecido

para explicar algo similar que ainda é desconhecido. Embora se saiba que a

compreensão de uma analogia pode variar muito de acordo com conceitos prévios,

grau de instrução, capacidade de abstração e várias outras características de cada

estudante, julga-se necessário estabelecer uma concepção padrão para o ensino

com analogias.

Quanto à ocorrência de analogias no pensamento humano, Glynn (1989)

afirma que o relacionamento de conceitos por meio de analogias ocorre constante e

naturalmente. Em relação ao desenvolvimento de uma analogia, este mesmo autor

aponta uma possível consequência de, tanto autores de livros quanto professores,

nem sempre estarem aptos a criar, desenvolver ou aplicar uma analogia: “o

desenvolvimento das analogias ainda é subjetivo, por ser mais uma arte que uma

ciência” (Glynn, 1989, p. 193).

Várias vantagens referentes ao emprego das analogias no processo de

ensino e aprendizagem são descritas por Nagem (1997):

– constituem um recurso didático;

– possibilitam a verificação (imediata) da aprendizagem;

– possibilitam o uso de termos mais simples e familiares aos alunos;

– estimulam elaboração de hipóteses e solução de problemas;

– promovem mudança conceitual dos alunos;

– tornam as aulas mais variadas e motivadoras.

Algumas desvantagens também são apontadas pelo autor. Segundo Nagem

(1997), as analogias podem apresentar riscos ao correto aprendizado e devem ser

usadas com cautela, pois:

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– pode ocorrer diferença no entendimento entre o que se deseja transmitir e o

que é efetivamente recebido pelo aluno;

– não sendo o aluno quem pensa a analogia, sua aceitabilidade fica

questionada;

– pode acontecer fixação de conceitos errôneos;

– a seleção de um domínio irrelevante pode ser feita em detrimento do

domínio principal;

– analogias similares podem ocasionar um raciocínio equivocado.

Apesar de o autor não ter feito essa consideração, provavelmente as

desvantagens apontadas estão relacionadas ao uso não sistemático e metodológico

das analogias no ensino. Dessa forma, é necessário utilizar uma metodologia de

ensino específica para o emprego desses recursos. Duarte (2005) destaca a

existência de várias delas, apontando que elas se encaixam em três tipos de

estratégias: “modelos centrados no aluno, modelos centrados no professor e

modelos centrados em ambos”.

Quanto aos “modelos centrados no aluno”, a autora descreve o estudo do

“Modelo de Analogias Produzidas pelos Alunos", proposto por Wong (1993a1,b2)

apud Duarte (2005). Nele, os alunos, ao contrário de se portarem como simples

“receptores de analogias” ensinadas pelo professor, “devem ser estimulados a criar,

a aplicar, a avaliar e/ou a alterar a analogia produzida”, tendo assim efetiva

participação na modelagem da analogia ou mesmo na concepção desta ferramenta

de ensino. As etapas do modelo são assim descritas:

(1) explicação do fenômeno em estudo; (2) concepção de analogias que permitam compreender o fenômeno; (3) aplicação da analogia ao fenômeno, apontando as semelhanças e diferenças; (4) avaliação da adequação das analogias propostas. (Duarte, 2005)

A própria autora indica as desvantagens deste modelo centrado no aluno e as

implicações que ele pode trazer para o aprendizado adequado. A importância de um

conhecimento e domínio desta ferramenta por parte do professor torna-se

1 WONG, E. (1993a). Self-Generated Analogies as a Tool for Constructing and Evaluating Explanations of Scientific Phenomena. Journal of Research in Science Teaching, 30 (4), 367-380. 2 WONG, E. (1993b). Understanding the Generative Capacity of Analogies as a Tool for Explanation. Journal of Research in Science Teaching, 30 (10), 1259-1272.

20

imprescindível, pois o acompanhamento desta modelagem ou concepção por parte

do aluno deverá ser monitorado e avaliado.

Quanto aos “modelos centrados no professor”, Duarte (2005) cita vários

estudos: “Glynn, 19913; Harrison & Treagust, 19934; Treagust et al, 19965; Newton,

20006 e Nagem et al, 20017” entre outros. Destaca o “Modelo de Ensino com

Analogias (‘Teaching-with-Analogies’) ou TWA, desenvolvido por Glynn (1991)”, e

descreve as seis etapas consideradas:

(1) introduzir o conceito alvo; (2) propôr uma experiência ou ideia como análoga da anterior; (3) identificar os aspectos semelhantes entre o conceito alvo e o análogo (fonte); (4) relacionar as semelhanças entre os dois domínios; (5) esboçar as conclusões sobre o alvo; (6) indicar onde falha a analogia. (Duarte, 2005)

A autora ressalta que “embora este modelo seja uma referência” para outros

estudos, também apresenta limitações importantes. Aponta que “Harrison & Treagust

(1993), bem como Treagust et al (1996), recorrem a uma versão modificada do

Modelo de Ensino com Analogias” e mostra a necessidade de “assegurar que o

aluno reconheça as semelhanças [da analogia] que o professor tem em mente”,

inferindo a necessidade de busca por modelos mais aprimorados. Neste sentido

apresenta mais dois modelos nos quais aponta a possibilidade de minimizar algumas

implicações apresentadas no modelo anterior: O Modelo das Analogias Múltiplas,

apresentado por Spiro et al (1989) e o Modelo das Analogias de Aproximação

proposto por Brown & Clement (1989).

A autora destaca que “existem outros modelos que apresentam pontos

comuns com os anteriores”, centrados no aluno, e traça um panorama, associando

três fases importantes comuns a todos estes: “uma fase de planejamento, uma [fase]

de implementação e uma fase de avaliação”.

3 GLYNN, S. (1991). Explaining Science Concepts: A Teaching-with-Analogies Model. Em Glynn, S.M., Yeany, R.H. & Britton, B.K. (Eds.). The Psychology of Learning Science. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associate, 219-240. 4 HARRISON, A. & TREAGUST, D. (1993). Teaching with Analogies: A Case Study in Grade-10 Optics. Journal of Research in Science Teaching, 30 (10), 1291-1307. 5 TREAGUST, D., HARRISON, A. & VENVILLE, G. (1996). Using an Analogical Teaching Approach to

Engender Conceptual Change. International Journal of Science Education, 18 (2), 213-229. 6 NEWTON, D. (2000). Supporting Understanding with Analogies. Teaching for understanding: what it is and how to do it. London: RoutledgeFalmer, 71-85 7NAGEM, R. L.; CARVALHAES, D.; DIAS, J. (2001) A. Uma proposta de Metodologia de Ensino com Analogias. Revista Portuguesa de Educação. 14 (1), 197-213, 2001.

21

Neste ínterim, destaca-se o estudo de Nagem, Carvalhares & Dias (2001),

que implementa a proposta da – Metodologia de Ensino Com Analogias – MECA – e,

conforme Marcelos (2006) sugerem a seguinte formatação:

a – Definição da área específica de conhecimento a ser trabalhada. Ex:

Física.

b – Assunto ou conteúdo a ser abordado. Ex: Eletricidade.

c – Público ou pessoas às quais se deseja atingir com a analogia e o perfil

das mesmas. Ex: alunos de 3º ano de Ensino Médio.

d – Veículo ou conteúdo conhecido que proporciona a compreensão do objeto

em estudo. Ex: fluxo hidráulico.

e – Alvo ou conteúdo a ser aprendido. Ex: fluxo elétrico.

f – Descrição da analogia que primeiro apresenta o veículo para

posteriormente apresentar o alvo. O objetivo é disponibilizar a analogia para o aluno

em determinada fase do seu estudo, servindo de motivação para este.

g – Semelhanças e diferenças, proporcionando através de levantamento das

semelhanças e diferenças entre veículo e alvo explicitar de forma clara e objetiva no

veículo, as semelhanças relevantes para a compreensão do alvo. É preciso que as

semelhanças sejam em maior número que as diferenças e ainda que não seja dada

ênfase às diferenças, para não fugir do objetivo da analogia.

h – Reflexões ou análise conjunta entre professor e alunos sobre a validade

da analogia, suas limitações, possíveis falhas, bem como a adequação ao conteúdo

proposto. Tal procedimento visa favorecer a atitude crítica e reflexiva.

i – Avaliação, onde o aluno deve ser incentivado a elaborar sua própria

analogia, propondo um veículo familiar à sua experiência, fazendo o levantamento

de semelhanças e identificando as diferenças. Esta etapa está sujeita ao surgimento

de dificuldades de nível temporal e a interferência do professor mostra-se importante

no sentido de realização de tarefas extras, proporcionando um tempo adequado para

que o aluno reflita e apresente suas próprias proposições para as questões.

Quanto aos “modelos centrados em ambos”, aluno e professor, Duarte (2005)

destaca o “Modelo de Ensino Assistido por Analogias, proposto por Cachapuz

(1989)”, que pondera entre as duas estratégias anteriores. Este Modelo separa a

estratégia centrada no aluno (ECA), quando a analogia é estruturada pelos alunos,

22

ainda que com deficiências, e a estratégia centrada no professor (ECP), na situação

de ser o professor quem apresenta a analogia. As etapas são quatro:

(1) apresentação da situação problema/conceito pertencendo ao domínio em estudo; (2) introdução do(s) conceito(s) que pertence(m) ao domínio familiar (subdomínio analógico); (3) exploração interativa da correspondência estabelecida; (4) estabelecimento dos limites da analogia. (Duarte, 2005).

Duarte (2005) conclui que existem hoje inúmeros “modelos de ensino com

recurso a analogias”, possibilitando ao professor a utilização das “analogias de uma

forma mais sistematizada e reflexiva”. Ressalta conclusivamente que “todos os

modelos têm potencialidades e limitações” sugerindo que o uso de “vários modelos

[possibilitaria] uma resposta mais satisfatória” tanto para os professores quanto para

os alunos.

O modelo TWA se destaca por ser o mais conhecido e citado em trabalhos

acadêmicos. No entanto, Marcelos e Nagem (2010) apontam vantagens do modelo

MECA sobre o TWA, conforme citação a seguir:

Embora reconheçamos a validade de todos os modelos destacamos dois deles: TWA (Glynn, 1991), o mais conhecido e difundido de todos, e a MECA (Nagem, Carvalhaes e Dias, 2001) que, de acordo com Marcelos e Nagem (2010) apresenta vantagens em relação ao modelo TWA.

1. MECA introduz o veículo e, em seguida, expõe o alvo, enquanto TWA faz o contrário. Nós acreditamos que o procedimento MECA pode ser mais inspirador no processo de ensino-aprendizagem, uma vez que procura fazer a analogia disponível para o aluno em qualquer etapa de seus estudos, funcionando também como um elemento motivador.

No procedimento MECA, as perspectivas dos estudantes são abertas para desenvolver suposições sobre a natureza do alvo, levando-os a citar possíveis relações analógicas que o educador não considerou e que muitas vezes extrapolam o conteúdo a ser ensinado, possibilitando que estes relacionamentos sejam analisados e posteriormente utilizados no trabalho em novos conteúdos.

2. Em segundo lugar, A MECA introduz o alvo, ao passo que o veículo TWA introduz o veículo, embora o autor utiliza o termo analog.

Apresentando o alvo depois, como propõe a MECA, desperta a curiosidade dos alunos sobre a sua natureza, incentivando a participação.

3. O terceiro passo do método envolve TWA listando as características do veículo e do alvo (analog) de modo a compará-los no quarto passo.

Enquanto isso, a MECA propõe que as características de veículo e alvo sejam listadas e comparadas, verificando onde elas são semelhantes e diferentes. Considerando-se que o uso de analogias é um processo de construção e reconstrução do conhecimento, estabelecendo semelhanças e diferenças entre o veículo e o alvo, ao mesmo tempo em que as características listadas encorajam a reflexão e permitem que o raciocínio analógico se desenvolva.

23

4. Depois de comparar o alvo e veículo (analog), o próximo passo da TWA é identificar os limites da validade do análogo utilizado.

MECA propõe que o professor e os alunos listem limites e validades da analogia comparando-as simultaneamente, verificando onde poderia vir a falhar a analogia, assim como quão apropriado é o conteúdo proposto. Este procedimento visa incentivar uma atitude crítica e reflexiva do aluno, auxiliando o aluno a não permanecer fixado no veículo, considerando-o como se fosse o alvo.

5. Finalmente, o modelo TWA propõe que uma síntese conclusiva do alvo em questão seja feita (Marcelos e Nagem, 2010)8

Dessa forma, afirma-se nossa opção pelo modelo MECA.

2.4 - Analogias em Livros Didáticos

Conforme constatado em vários estudos, o livro didático mostra-se principal

fonte de consulta nas escolas públicas brasileiras e em boa parte das escolas

privadas. O assunto encontra-se detalhado no terceiro capítulo.

Os livros didáticos do ensino médio apresentam grande quantidade de

analogias. Pesquisas diversas buscam analisar a forma de apresentação destas

analogias nestes livros e, todos os trabalhos estudados, apontam para a importância

das analogias no ensino-aprendizagem.

Destaca-se, contudo, a necessidade de adequação da forma de apresentação

das analogias nos livros didáticos. Terrazzan et al (2005, p. 1) afirmam que “não há

nenhum modo direto para que sejam recebidas informações de retro-alimentação”,

ou seja, não existe uma preocupação em analisar como os alunos estão

apreendendo, e se o estão. A falta deste retorno do modo como está sendo

compreendida a analogia aumenta a possibilidade de ocorrência de equívocos na

análise, interpretação e correta compreensão destas analogias.

Em seu estudo, Junges (2010) aponta que:

mesmo sendo elaboradas com a intenção de facilitar a aprendizagem, as analogias encontradas nos livros muitas vezes se apresentam de forma superficial, com falta de clareza na comparação dos domínios e a falta de revisão do conceito análogo. (Junges, 2010, p. 7)

8 Tradução nossa

24

A autora conclui ainda que “muitas das carências das analogias encontradas

no livro texto podem ser minimizadas pela intervenção do professor”, apresentando

assim uma forma de obter o retorno ao qual se refere Terrazzan et al (2005).

Neste sentido, destaca-se a necessidade de conhecimento, por parte do

professor que faz uso do livro didático em suas aulas, dos processos de apreensão

de conceitos análogos, e mesmo de suas vantagens e desvantagens.

2.5 - Analogias na Física

As Ciências estão repletas de estudos, descobertas e refutações de teorias

pautadas em analogias. A Física também se utiliza largamente das analogias. Basta

uma rápida análise da História para deparar-se com as mais diversas situações onde

nossos antepassados, ocupados em comprovar ou refutar as teorias criadas por

seus precursores, usavam largamente as analogias para estes fins.

Duarte (2005) cita Stocklmayer & Treagust (1994) quando afirmam que:

a inclusão de analogias nos livros de texto, nomeadamente na área da Física, remonta ao século XIX. A influência de físicos como Lord Kelvin, sobre textos contemporâneos, e Maxwell, através do modelo do ‘circuito hidráulico’ para explicar o ‘circuito elétrico’, levou a que esta analogia se mantenha há mais de cem anos em livros de texto, apesar da sua comprovada inadequação (Stocklmayer & Treagust, 1994 apud Duarte, 2005).

Apesar dos autores acima terem considerado inadequada a analogia do

circuito hidráulico para explicar o circuito elétrico, o emprego de uma metodologia de

ensino adequada, como a MECA, traz discussões ricas e pertinentes sobre a relação

veículo e alvo, o que pode tornar essa analogia citada um meio de aprendizado.

Outro exemplo clássico deste uso foi a medição da altura da pirâmide egípcia

de Quéops, construída por volta de 2500 a.C. Tales, um comerciante da cidade

grega de Mileto, por volta do ano 600 a.C., foi desafiado a medir a altura desta

pirâmide e partindo do princípio da existência de uma razão entre a altura de

qualquer objeto e o comprimento da sombra do mesmo objeto (semelhança entre

triângulos), foi capaz de encontrar uma resposta usando um bastão de altura

conhecida com a medida de sua sombra e a medida da sombra da pirâmide num

mesmo instante.

25

2.6 - Analogias no Ensino de Física

No aprendizado da disciplina Física, as analogias têm cada vez maior

aplicação de forma sistematizada e controlada. Godoy (2002) expõe diferentes

funções das analogias; admite a possibilidade de uma analogia ajudar numa nova

formação conceitual científica, devido ao fato de relacionar os novos conceitos com

outros já existentes e utilizados em problemas já conhecidos.

As analogias permitem uma massificação, uma vez utilizadas pelos meios de

comunicação, no intuito de possibilitar ao grande público o entendimento de

fenômenos científicos e contatos com as práticas científicas. Também tem função de

estruturar um conceito já conhecido (domínio) para servir de base na formação do

novo conceito, ainda desconhecido (alvo). Favorecem a resolução de problemas

fundamentados em modelos análogos e de solução já conhecida.

Segundo Godoy (2002) apud Junges (2010) o filósofo Feyerabend faz uso da

“analogia de que crianças aprendem ciência da mesma forma com que o

conhecimento científico foi construído”, fazendo assim a validação de conceitos

pautada em outros conceitos conhecidos.

2.7 - A Analogia da Corrente Elétrica

Trata-se aqui de uma analogia clássica, usada para auxiliar o ensino do tópico

eletricidade da disciplina Física, encontrada, tradicionalmente, no terceiro volume ou

ao final do conteúdo de livros de volume único, visto que o curso tradicional de

Física costuma deixar para o último ano o conteúdo de que trata este tópico.

Conforme afirma Pacca et al (2001) não se costuma gastar muito tempo na

explicação do “conceito de corrente elétrica [...] em sala de aula”. As autoras ainda

complementam que este conceito é “apresentado e, a seguir, associado com

circuitos e aplicação da lei de Ohm”.

Encontra-se nos livros didáticos (LD) de Física várias analogias associadas à

corrente elétrica. Junges (2010) expõe algumas destas analogias em seu trabalho,

no qual analisou uso de analogias em 14 livros didáticos de Física. A autora relata ter

26

encontrado em um mesmo LD analogias entre a “intensidade da corrente elétrica e

pessoas saindo de um estádio de futebol” e também entre a “corrente elétrica

contínua e a queda d´água numa cachoeira”. Noutros dois LD encontrou analogias

entre a “corrente elétrica e as moléculas num gás” e entre “corrente elétrica em um

circuito e a água escoando através de um tubo”.

Cabe ressaltar que tratar-se-á aqui da analogia para explicação da corrente

elétrica num condutor metálico, mas levam-se em consideração as analogias sobre

circuitos elétricos, gerador elétrico, potência elétrica e efeito joule, uma vez que se

relacionam ao tema abordado e também podem contribuir no entendimento deste.

Junges (2010) lembra ainda que “analogias tendem a ser mais bem sucedidas

quando realizadas entre domínios distantes, ou seja, não relacionados” e cita “a

analogia entre o fluxo orientado de pessoas no corredor de um shopping center com

a corrente elétrica no interior de um condutor metálico” como exemplo de analogia

entre domínios distantes.

27

CAPÍTULO 3 – O LIVRO DIDÁTICO DE FÍSICA

O livro didático tem se tornado ferramenta indispensável no processo de

ensino e aprendizagem. Dominguini (2010) informa o papel dos livros didáticos de

acordo com o MEC:

Segundo o MEC (BRASIL, 2008, p. 5)9, o livro didático tem função, além de pedagógica, social, ao contribuir para a qualidade da educação brasileira e promover, assim, a inclusão social dos alunos que, devido a motivos econômico-financeiros, não têm acesso ao material (Dominguini, 2010, p.8).

Em Zambon et al (2009), pode-se entender que diversas são as ocasiões em

que os LD são usados: na organização das aulas, no planejamento dos conteúdos a

serem lecionados e ainda como, muitas vezes, o único material de apoio em sala de

aula (p. 03). Portanto, é comum associar grande importância à utilização dos livros

didáticos, principalmente no ensino de ciências, o que torna relevante os estudos

sobre características e qualidades destes livros.

Neste ínterim, ressalta-se estudo da autora que apresenta bem este

panorama representativo da importância dos LDs nas realidades escolares quando

escreve que:

o livro didático está presente em grande parte das aulas das diferentes disciplinas em nossas escolas, em especial no ensino de ciências. O professor utiliza o Livro Didático, geralmente, como único material de apoio em sala de aula e também recorre a ele para preparar seus próprios planejamentos. Dessa forma, devido à importância comumente associada à utilização dos livros didáticos no ensino de ciências, [considera] importante realizar análises sobre a qualidade dos mesmos, o que inclui a análise de como são utilizadas as analogias nestes materiais didáticos, como forma de auxiliar o trabalho do professor que os utiliza (Zambon et al, 2009, p.03, Grifo nosso).

9 BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica, Fundo Nacional do Desenvolvimento da Educação. Física: catálogo do Programa Nacional do Livro do Ensino Médio – PNLEM 2009. Brasília: MEC, 2008.

28

3.1 - Breve Histórico do Livro Didático

Conforme afirma Santos (2006) “qualquer livro sempre traz uma mensagem,

um conjunto de informações” referenciadas em certo contexto e imbuídos de “uma

ideologia subjacente”. Assim também ocorre com o Livro Didático. A autora cita

autores como Fleury (1961)10, Pfromm Neto, Dib e Rosamilha (1974)11, Franco

(1982)12, Freitag, Costa e Mota (1997)13, que corroboram a ideia de que várias

características do LD estão diretamente relacionadas ao período histórico em que

este foi criado e a uma “vertente metodológica da época”, buscando satisfazer os

“objetivos da educação propostos pelas entidades oficiais de ensino” (p. 50).

Sabe-se que devido a necessidade humana de construção de conhecimentos,

dispõe-se hoje de inúmeros livros planejados para fins didáticos. Junges (2010)

afirma que nos livros investigados em seu trabalho e utilizados no ensino-

aprendizagem da disciplina Física, encontra-se amplo emprego de analogias,

normalmente de forma adequada, objetivando realizar a transferência de conceitos

do domínio já conhecido a outro domínio ainda desconhecido (p. 21).

Remontar, durante o período escolar todo o conhecimento construído ao

longo de séculos, principalmente as inovações e os avanços tecnológicos ocorridos

no século passado, mesmo que em anos de estudo, seria tarefa muito difícil, senão

impossível. Um ensino completamente voltado para a prática mostra-se altamente

dificultoso e fora dos padrões e tempos estabelecidos pela escola, tornando assim o

LD um “recurso didático que sintetiza a produção científica, transpondo e

adequando-a aos alunos, de acordo com valores psicopedagógicos” (Santos, 2006).

A autora refere-se ainda as vantagens e facilidades possibilitadas pela adoção de

LD, quando lembra que estes:

permitem que a criança, muito mais cedo que seus antepassados, participe do legado cultural da humanidade, assimile certos conceitos fundamentais nos diversos campos de conhecimento e de ação e se prepare melhor para

10 Fleury, R. S. Livro didático. Revista Brasiliera de estudos Pedagógicos, Brasília, v. 35, n. 82, abr/jun. 1961. 11 Pfromm Neto, S; Dib, C; Rosamilha, N;. Livro na Educação. Rio de Janeiro: Primor, 1974. 256 p. 12 Franco, M. L. B. O livro didático de História no Brasil : a versão fabricada.São Paulo : Global, 1982. 105 p. 13 Freitag, B.; Costa, W. F.; Mota, V. R. O livro didático em questão. 3. ed. São Paulo: Cortez, 1997. 159p.

29

futuros estudos (Pfromm Neto, Dib e Rosamilha,1974, apud Santos, 2006 p.50).

Há necessidade de se observar três diferentes fatores que influenciam a

construção dos LD, conforme indica Santos (2006).

O primeiro é o fator pedagógico: os LD possibilitam o acesso a materiais de

difícil pesquisa, além de ilustrações, gráficos e figuras representativas, sendo muitas

vezes a principal fonte de consulta de alunos e também de professores. Cabe ao LD

papel de fixação da aprendizagem através de exercícios e aplicações práticas de

teorias vistas e também o papel de aprendizado cultural e social.

O segundo é o fator ideológico. Já em 1937, Azevedo14 alertava para o

domínio ideológico implícito no LD, segundo Santos (2006).

O livro texto é o centro, em torno do qual gravitam todas as atividades escolares que se sucedem, na ordem de distribuição da matéria e segundo nas sugestões metodológicas. O livro texto é um instrumento de trabalho, na atividade total da escola... o centro de gravidade da nova educação (Azevedo apud Santos, p. 53, 2006. Grifo nosso).

A estrutura das sociedades, sempre pautadas nas ações do Estado e de suas

ideologias, faz com que, no regime capitalista, a instrução/informação se fundamente

na “manutenção das relações de poder entre dominantes e dominados” (p. 52), e

neste caso “o livro didático é introduzido nas escolas com a função precípua de

veicular a ideologia dominante” (Nosella15, 1981 apud Santos, 2006).

O terceiro é o fator econômico: o livro didático, hoje ampla e gratuitamente

distribuído para os alunos da rede pública de ensino, mostra-se excelente negócio

para algumas editoras, conforme alerta Höfling, 200016 apud Santos, 2006.

As Ciências, de forma geral, e a Física, de forma específica, neste trabalho

têm a função de ampliar os horizontes do conhecimento humano. Qualquer tentativa

de dominação é considerada maléfica neste processo e, por isto, procura-se

evidenciar os fatos. Para melhor caracterização deste fator econômico ver-se-á, na

sequencia, o histórico da criação do PNLD.

14 AZEVEDO, F. A educação e seus problemas. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1937. 359p. 15 NOSELLA, M. L. C. D. As belas mentiras: a ideología subjacente aos textos didáticos. São Paulo: Moraes, 1981. 137 p. 16 HÖFLING, H. M. Notas para a discussão quanto à implementação de programas de governo: em foco o Programa Nacional do Livro Didático. Educação e Sociedade. Campinas, ano XXI, n. 70, p. 159-171, abril, 2000.

30

3.2 - Programas Nacionais do Livro Didático nos Ens inos Fundamental e Médio

– PNLD e PNLEM

3.2.1 - O PNLD

Trata-se de um dos mais antigos programas com vistas à distribuição de

obras didáticas aos alunos da rede pública de ensino no Brasil.

Conforme nos descreve o Histórico do Fundo Nacional de Desenvolvimento

da Educação, em 1929, o Estado cria o Instituto Nacional do Livro (INL), com

objetivo de legislar sobre políticas do LD, bem como ampliar sua produção e dar

maior legitimidade ao LD nacional. Em 1938, com o Decreto-Lei nº 1.006, de

30/12/38, institui-se a Comissão Nacional do Livro Didático (CNLD), que objetivava

controlar a produção e circulação deste material no País, e se tornou consolidada

em 1945 pelo Decreto-Lei nº 8.460 de 26/12/45. Ressalta-se que o art. 5º deste

Decreto transferiu ao professor a responsabilidade pela escolha do livro a ser

utilizado pelos alunos.

Percebe-se que, já em 1938, o Estado havia se tornado participante na

produção, na venda e na distribuição do LD. Em 1966 o Ministério da Educação

(MEC) firma acordo com a Agência Norte-Americana para o Desenvolvimento

Internacional (Usaid) criando a Comissão do Livro Técnico e Livro Didático (Colted),

que objetiva coordenar ações referentes à produção, edição e distribuição do LD

(BRASIL, 2009). O Histórico referenciado ainda ressalta que:

o acordo assegurou ao MEC recursos suficientes para a distribuição gratuita de 51 milhões de livros no período de três anos. Ao garantir o financiamento do governo a partir de verbas públicas, o programa adquiriu continuidade. (BRASIL, 2009).

Santos (2006) indica que “efetivamente, esta participação do Estado

evidenciou-se com a criação da Fundação Nacional de Material Escolar (FENAME)

em 1967” (p. 57). Em 1970, a Portaria nº 35, de 11/3/1970, do Ministério da

Educação (MEC), implementa um sistema de edição compartilhada de livros com as

editoras nacionais utilizando recursos do INL. Em 1971, o INL passa a desenvolver o

Programa do Livro Didático para o Ensino Fundamental (Plidef); com o término do

convênio MEC/Usaid, a contrapartida financeira das Unidades da Federação torna-

31

se necessária, sendo efetivada com a “implantação do sistema de contribuição

financeira das unidades federadas para o Fundo do Livro Didático” (FNDE

www.fnde.gov.br/programas/livro-didatico/livro-didatico-historico).

Em 1976 através do Decreto nº 77.107, de 4/2/76, a compra de boa parcela

dos livros é assumida pelo governo. Em 1983 é criada a Fundação de Assistência ao

Estudante (FAE), em substituição a FENAME. O então “grupo de trabalho

encarregado do exame dos problemas relativos aos livros didáticos” possibilita a

participação de professores na escolha dos livros do Plidef e a ampliação do

programa.

Em 1985 o Decreto nº 91.542, de 19/8/85, transforma o Plidef no Programa

Nacional do Livro Didático (PNLD) que, conforme descrito no histórico, traz diversas

mudanças, como:

indicação do livro didático pelos professores; reutilização do livro, implicando a abolição do livro descartável e o aperfeiçoamento das especificações técnicas para sua produção, visando maior durabilidade e possibilitando a implantação de bancos de livros didáticos; extensão da oferta aos alunos de 1ª e 2ª série das escolas públicas e comunitárias; fim da participação financeira dos estados, passando o controle do processo decisório para a FAE e garantindo o critério de escolha do livro pelos professores. (BRASIL, 1985).

Neste percurso, implementaram-se ações procurando sempre ampliar o

alcance do Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) apesar de, em 1992, ter

ocorrido recuo na abrangência do programa. Em 1996, com a publicação do ‘Guia

de Livros Didáticos’ de 1ª a 4ª série, inicia-se o processo de avaliação pedagógica

dos LD pelo PNLD. Ressalta-se que esta avaliação passou por aperfeiçoamentos e

continua sendo aplicada atualmente. Em 1997, o FNDE assume a responsabilidade

da política de execução do PNLD devido à extinção da FAE. Com a ampliação do

programa, o Ministério da Educação passa a adquirir continuamente, livros didáticos

diversos para todos os alunos de 1ª a 8ª série do ensino fundamental público. Já em

2000, o PNLD distribui dicionários da língua portuguesa e, “pela primeira vez na

história do programa, os livros didáticos passam a ser entregues no ano anterior”

(FNDE www.fnde.gov.br/programas/livro-didatico/livro-didatico-historico).

32

3.2.2 - O PNLEM

No ano de 2003, todos os estudantes do ensino fundamental foram

contemplados com os dicionários; ocorre a distribuição de Atlas Geográfico para

escolas com turmas da Educação de Jovens e Adultos (EJA) e turmas de 5ª a 8ª

série do ensino regular. Neste mesmo ano é publicada a Resolução CD FNDE nº.

38, de 15/10/2003, que institui o Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino

Médio (PNLEM), sendo, desde então, instituído progressivamente o atendimento às

turmas de Ensino Médio.

No ano de 2008, para utilização em 2009, são incluídos os livros de Física e

Geografia e ainda adquiridos e distribuídos livros de disciplinas já contempladas

(Matemática, Português, Biologia, Química e História). Em 2009 foi publicada a

resolução CD FNDE nº. 60, de 20/11/2009, estabelecendo que, para participação no

PNLD a partir de 2010, as escolas das redes públicas e federais de ensino deveriam

aderir ao programa para receberem os livros didáticos. A resolução 60 ainda

adiciona, para o Ensino Médio, língua estrangeira (com livros de inglês e de

espanhol), além de livros de sociologia e filosofia (em volume único e consumível).

No ano de 2010 o FNDE através do PNLEM investiu, somente no ensino

médio, R$184 milhões para a aquisição e distribuição de 17 milhões de livros, de um

total de R$893 milhões. Em 2011 o investimento, tanto no PNLD como no PNLEM foi

menos expressivo, sendo investidos R$ 140,6 milhões de reais, distribuindo 14,1

milhões de livros e atendendo cinco milhões de alunos. (BRASIL, FNDE)

3.2.3 - O PNLEM Atualmente

O Ministério da Educação (MEC), por meio do Fundo Nacional de

Desenvolvimento da Educação (FNDE) pautado no Programa Nacional do Livro para

o Ensino Médio (PNLEM) distribui livros didáticos para as escolas públicas de ensino

médio. Conforme consta no edital que regulamenta o processo de avaliação e

seleção de obras didáticas, para o triênio 2012/2014 as editoras deveriam enviar

obras “obrigatoriamente organizadas por série e em coleção”. Entende-se por

coleção nesse regulamento “o conjunto organizado em volumes ordenados em torno

33

de uma proposta pedagógica única e de uma progressão didática articulada com o

componente curricular do ensino médio, inscrita sob um único e mesmo título”

(BRASIL 2012, p.1), motivo pelo qual verifica-se que todos os livros deste triênio são

encontrados em três volumes.

Conforme consta no Guia do Livro Didático 2012 “inicialmente, cada coleção

inscrita neste programa foi analisada por dois avaliadores, de forma independente”.

O Guia especifica ainda que os avaliadores são “docentes e pesquisadores,

especialistas tanto da área de Física, como da área de ensino de Física”, tomando o

cuidado de descaracterizar as obras para “garantia da lisura do processo”.

Após a aprovação de dez coleções, a escolha em cada escola se deu pela

avaliação e consenso dos professores daquela escola, que apontavam três

coleções, devidamente ordenadas como 1ª, 2ª e 3ª opções. A escolha final é feita de

acordo com a disponibilidade e negociação com cada editora.

Cabe relevar observação feita por este Guia no sentido de garantir a

qualidade do material analisado:

os professores atuantes nas escolas públicas de ensino médio de todo o país contam, hoje, com um conjunto quantitativamente significativo e, ao mesmo tempo, bastante diversificado em termos de abordagens e de orientações, de obras didáticas aprovadas com qualidade suficiente para o desenvolvimento da Física no ensino médio, mediante um bom e produtivo trabalho docente. (Guia PNLD 2012, p.10)

No ano de 2011, o PNLD previu, para o Ensino Médio, a distribuição integral

de livros para utilização em 2012, 2013 e 2014, ou seja, contemplação de todos os

alunos com base no último censo escolar disponível, incluindo obras de língua

estrangeira, filosofia e sociologia.

3.2.4 - Os Programas Nacionais de Livros Didáticos e as Analogias

Visando a análise de livros para sua inserção no PNLEM, um dos critérios

eliminatórios específicos estabelecidos pelo Guia do Livro Didático do PNLD 2012

para o componente curricular Física é a observação da utilização no material de:

analogias e metáforas de forma cuidadosa e adequada, garantindo a explicitação de suas semelhanças e diferenças em relação aos fenômenos/conceitos estudados, bem como de seus limites de validade (PNLD 2012, p.16).

34

Estudos investigativos sobre a utilização de analogias em materiais didáticos

já são realizados há algum tempo (Curtis e Reigeluth, 1984; Terrazzan et al, 2005;

Santos, 2006; Zambon et al, 2009; Junges, 2010), pois o livro didático mostra-se

presente em grande número de aulas de diferentes disciplinas, principalmente

quando se trata de ensino-aprendizagem nas ciências. (Zambon et al, 2009).

Estudos recentes analisam a presença e as características das analogias nos

livros didáticos da disciplina Física (Zambon et al, 2009; Junges, 2010), ressaltando

sempre a importância de uma categorização adequada para não provocar distorções

de análise e entendimento desta ferramenta de ensino. De forma geral, sempre são

ressaltadas características positivas do emprego de analogias buscando evidenciar

sua importância no processo de ensino e aprendizagem das Ciências.

35

CAPÍTULO 4 – METODOLOGIA DA PESQUISA

4.1 - Considerações iniciais

Esse trabalho se caracteriza por ser de cunho qualitativo que, de acordo com

Alves-Mazzotti e Gewandsznajder (1999), busca dar aos sujeitos o entendimento

profundo da realidade, possuindo ampla diversidade e flexibilidade, não admitindo

regras categóricas.

O objetivo geral é contribuir para o ensino de Física, por meio da análise de

analogia em livros didáticos. O objetivo específico é verificar o emprego das

analogias da corrente elétrica nas coleções de livros didáticos de Física para o

Ensino Médio, aprovados pelo PNLEM 2012/2014 e apresentados aos professores

de escolas estaduais do estado de Minas Gerais para escolha e distribuição gratuita

aos alunos no período referenciado.

A escolha das analogias para aprendizagem do conceito de corrente elétrica,

objeto de pesquisa deste trabalho se deve ao fato deste conceito de corrente elétrica

ter despertado interesse de aprofundamento de estudos ao longo da carreira do

pesquisador, autor desse trabalho, uma vez que a mesma se apresenta de variadas

formas e com destaque no ensino da Física.

O estudo foi norteado pelas seguintes questões de pesquisa:

1- O que são analogias como recurso cognitivo?

2- Quais aspectos envolvem o uso de analogias no ensino de ciências?

3- Quais são as características das analogias da corrente elétrica?

4- Como se estruturam os livros didáticos de física brasileiros?

5- Como as analogias da corrente elétrica aparecem e são tratadas nos livros

didáticos de física?

O trabalho foi organizado em duas etapas:

36

- Etapa 1: pesquisa bibliográfica sobre Analogias no ensino de Ciências e

sobre livros didáticos, em específico, livros de Física, abordando o PNLD e o

PNLEM. Portanto, as questões de pesquisa 1, 2, 3 e 4 foram respondidas nos

capítulos resultantes dessa etapa da pesquisa.

- Etapa 2: trabalho empírico

Realizou-se uma pesquisa nas dez coleções de livros aprovados pelo

PNLEM, fornecidos às escolas públicas para o triênio 2012/2014, período em que

todas as coleções foram disponibilizadas em 3 volumes, conforme exigido pelo

edital. Tal pesquisa buscou verificar a presença de analogias que relacionassem

corrente elétrica e circuito hidráulico, por isto, foram analisados somente os volumes

contendo este tópico. As referências à analogia da corrente elétrica foram

verificadas, selecionadas e relacionadas nos índices remissivos existentes, nos

textos, nos elementos ilustrativos e nos exercícios dos capítulos que tratam desta

temática.

Com o desenvolver da pesquisa, constatou-se uso de analogias diversas

relacionadas ao tema “corrente elétrica”. Assim, em cada coleção foi feita uma

análise de todo o capítulo que continha esse tópico, sendo, portanto ainda

analisados os títulos: gerador elétrico, circuito elétrico, potência elétrica e efeito

joule, quando, por qualquer motivo, estavam presentes fora deste capítulo,

objetivando ampliar as possibilidades de aparecimento de analogias relacionadas.

Cabe ressaltar que, tradicionalmente, em nove dos dez livros o tema

“eletricidade” é tratado nos volumes utilizados no terceiro ano, e em apenas um dos

livros o tema é introduzido no primeiro volume da coleção, utilizado no primeiro ano.

Este livro se apresenta com esta distribuição procurando adequar-se a proposta

curricular apresentada no currículo básico comum (CBC) de Física, já em

funcionamento nas escolas estaduais do Estado de Minas Gerais. Esta proposta

curricular propõe a apresentação da corrente elétrica logo ao final do primeiro ano do

ensino médio, em seu tópico 16 - Transformação de energia elétrica em mecânica,

subtópico (objetivo) 16.1 - Aplicar o conceito de energia e suas propriedades para

compreender situações envolvendo o aparecimento de força devido ao efeito

magnético da corrente elétrica. Portanto, a questão de pesquisa 5 foi respondida nos

capítulos resultantes dessa etapa da pesquisa.

37

4.2 - Coleções analisadas

Este trabalho analisou dez coleções aprovadas pelo PNLEM para o triênio

2012/2014 conforme ordenadas no quadro 1 a seguir.

QUADRO 1: Livros Didáticos de Física do PNLEM, Triê nio 2011/2014 analisados no TCC “Analogias da corrente elétrica em livros di dáticos de Física para o Ensino Médio” (2012)

TÍTULO AUTOR(ES) EDITORA CÓDIGO

Compreendendo a Física Alberto Gaspar Ática 25041COL22

Curso de Física Antôno Máximo e Beatriz Alvarenga

Scipione 25046COL22

Conexões com a Física

Blaidi Sant’Anna, Gloria Martini, Hugo Carneiro Reis Walter Spinelli

Moderna 25050COL22

Física – Ciência e Tecnologia

Carlos Magno A. Torres Nicolau Gilberto Ferraro Paulo Antônio T. Soares

Moderna 25052COL22

Quanta Física

Carlos Aparecido Kantor Lilio Alonso P. Júnior Luis Carlos de Menezes Marcelo C. Bonetti Osvaldo Canato Júnior Viviane Moraes Alves

PD 25063COL22

Física Gualter Helow Newton

Saraiva 25065COL22

Física Aula por Aula Benigno Barreto Filho Cláudio Xavier da Silva

FTD 25067COL22

Física e Realidade Aurélio Gonçalves Filho Carlos Toscano

Scipione 25068COL22

Física em Contextos – Pessoal – Social – Histórico

Alexander Pogibin Maurício Pietrocola Renata de Andrade Talita Raquel Romero

FTD 25069COL22

Física para o Ensino Médio

Fuke Kazuhito

Saraiva 25071COL22

Fonte : dados da pesquisa

38

Ao referenciá-los nos resultados, fez-se a opção, por uma questão de ética,

por não identifica-los, uma vez que não é objetivo dessa pesquisa analisar e julgar a

qualidade das obras. Assim, eles foram referenciados por números sem qualquer

relação de ordem alfabética com ordem numérica. Portanto todos os dados estão

lançados de forma genérica, impossibilitando, propositalmente, a identificação de

qualquer livro.

4.3 - Análise dos livros

O procedimento de análise dos livros didáticos foi padronizado buscando

melhor eficiência e maior precisão na coleta dos dados, visto que a analogia

pesquisada pode se encontrar na forma textual, gráfica, ilustrada ou nos exercícios

propostos pelos livros didáticos.

Buscou-se analisar primeiramente índices remissivos identificando o assunto

“corrente elétrica” ou analogia, com objetivo de identificar qualquer referência a

analogia da corrente elétrica fora do tópico específico.

Posteriormente buscou-se analisar os textos de cada coleção, iniciando a

verificação pelo sumário e identificar em quais páginas era apresentado o tópico –

corrente elétrica. Este tópico pode ser identificado no terceiro volume de nove das

dez coleções e no primeiro volume de uma coleção. Com uma leitura minuciosa do

tópico em cada livro foram identificadas as analogias presentes na forma textual.

No terceiro momento, analisou-se a presença de elementos ilustrativos, tais

como gráficos, figuras ou ilustrações que pudessem fazer alguma referência à

corrente elétrica e contivesse alguma citação da analogia.

Finalmente, no quarto momento, foram pesquisados todos os exercícios

propostos ao final do tópico (fixação) e os exercícios propostos ao final do capítulo

buscando sempre alguma referência analógica com a corrente elétrica.

Os resultados foram apresentados no capítulo 5 na ordem em que foram

pesquisados nos livros didáticos, isto é: índice remissivo; texto; elementos

ilustrativos; exercícios.

39

CAPÍTULO 5 – RESULTADOS, ANÁLISES E DISCUSSÕES

5.1 – Presença da Analogia nos Índices Remissivos

Foram pesquisados dez livros didáticos e apenas um continha o índice

remissivo, deixando claro que este índice não é parte considerada importante pelos

autores de livros didáticos. Certamente, também, não figura como item avaliado pelo

PNLEM. Ressalta-se que no livro que possuía este índice não foi encontrada

nenhuma referência à analogia da corrente elétrica.

5.2 – Presença da Analogia em Textos

Foram encontradas cinco analogias textuais sobre a corrente elétrica. Os

livros que as continham foram os de número 1, 2, 4, 5 e 9.

Observou-se que os livros 1, 2 e 9 apresentaram esta analogia na forma

textual acompanhada de elementos ilustrativos, encontrando-se no livro 1 (fig.1, 2 e

3), no livro 2 (fig.4 e 5), e no livro 9 (fig.7), listadas no item 5.3 desse trabalho.

O livro 4 apresentou a reportagem (anexo 1), caracterizada como analogia

textual.

O livro 5 apresentou duas analogias diferentes, uma textual e outra com

elementos ilustrativos (fig. 7) também listada no item 5.3 desse trabalho.

Lista-se, a seguir, as analogias encontradas em cada livro:

A - Livro 1

Ressalta-se que o livro nº. 1 apresentou:

40

- primeiramente uma crítica à analogia água x corrente elétrica, no tópico

“conhecendo um pouco mais” intitulado “água corrente x corrente elétrica” apontando

“três grandes inadequações” (conforme transcrição abaixo) da analogia pesquisada;

- duas páginas à frente, usou a analogia de um saguão de aeroporto para

identificar a “velocidade de arrastamento” dos elétrons na corrente elétrica (analogia

1-livro1).

O tópico “Conhecendo um pouco mais...” do capítulo 5 do livro 1 faz uma

crítica e aponta as inadequações da analogia da “água corrente x corrente elétrica”,

conforme transcrição a seguir:

“A analogia entre corrente elétrica e água corrente tem pelo menos três grandes

inadequações.

A primeira se refere a aquilo que se movimenta e como se movimenta. Na água

encanada, o movimento é do líquido, e todo o líquido se desloca uniformemente. Na

corrente elétrica, o movimento é dos portadores de carga, que, embora existam em

quantidades fantásticas, são uma parcela ínfima de toda a matéria de que é

constituído o condutor.

A segunda inadequação se refere à velocidade do deslocamento. A velocidade

média de qualquer ponto de um fluido em movimento dentro de um tubo depende da

posição desse ponto em relação a uma seção normal do tubo, mas, em média,

pode-se dizer que, com exceção de uma fina película que adere às paredes

interiores do tubo, todo fluido se desloca pelo encanamento. Na corrente elétrica

isso não ocorre. Em primeiro lugar, porque não existe situação equivalente à da

água percorrendo um tubo — não há, na corrente elétrica, distinção entre água e

tubo, ou seja, o "tubo" é o próprio condutor. Em segundo lugar, porque os portadores

de carga, embora comecem a se mover quase instantaneamente, têm em média

uma velocidade muito pequena. Em outras palavras, na corrente elétrica há duas

velocidades de propagação a considerar: a do campo elétrico, praticamente igual à

velocidade da luz, que provoca o movimento dos portadores de carga, e a

velocidade dos próprios portadores de carga, que, quando se trata de corrente

contínua, é muito pequena, da ordem de centímetros por hora.

A terceira inadequação se refere à forma de propagação da corrente elétrica. A água

sempre flui continuamente, enquanto a corrente elétrica, sobretudo a doméstica (a

que essas analogias costumam se referir), não flui, oscila. Os portadores de carga

41

não se deslocam ao longo do fio, mas executam um movimento de vaivém em torno

de posições fixas. Por isso essa corrente se chama corrente alternada.

Em síntese, a analogia da corrente elétrica com a água corrente só faz algum

sentido em relação à corrente contínua, na qual os portadores de carga movem-se

num único sentido. Mas a corrente contínua é muito menos utilizada do que a

corrente alternada. Na prática, a corrente contínua é empregada apenas na rede de

telefonia fixa, nos veículos de transporte e no interior dos aparelhos eletrônicos ou

dispositivos elétricos movidos a pilha ou bateria.”

Considera-se esta uma iniciativa interessante, pois mostra a preocupação

do(s) autor(es) em incentivar o uso das analogias no ensino-aprendizagem, reavaliar

conceitos existentes e desenvolver propostas novas. Apesar disto precisa-se saber

se, de acordo com a MECA, esta poderia ser considerada uma analogia realmente

inadequada.

Um pouco à frente à descrição das inadequações desta analogia, é descrita a

analogia de um saguão de aeroporto cheio de passageiros e guardas, para

identificar a “velocidade de arrastamento” no condutor (analogia 2-livro1). Identificou-

se ao final do livro no “Manual do Professor – Orientações para o desenvolvimento

de cada capítulo e resolução dos exercícios” uma tentativa do(s) autor(es) de

introduzir(em) uma nova ideia. Trata-se “de uma ideia muito simples, mas diferente

da habitual”, pois é considerado que constantemente “confunde-se a velocidade de

propagação do campo elétrico [...] com a velocidade de arrastamento da corrente

elétrica” enfatizando que tal confusão “é um erro grave”. A velocidade de

arrastamento é definida como o movimento ordenado de elétrons em função de um

campo elétrico que passa a existir no condutor, sendo normalmente muito baixa; já a

velocidade de propagação do campo elétrico é da ordem de grandeza das ondas

eletromagnéticas, ou seja, próximas à velocidade da luz, instantâneas.

O(s) autor(es) conclui(em) a sugestão de discussão da inadequação da

analogia “água corrente x corrente elétrica” comparada à analogia do “saguão de um

aeroporto” afirmando: “esperamos que o professor se convença dos erros da

primeira para aceitar a necessidade da segunda” e lembram que “ideias novas só

são aceitas depois de muito convencimento”.

Pode ser considerado que a analogia 2-livro1 apresenta-se como inovadora e

merece aprofundamento nos estudos quanto a sua eficácia.

42

B - Livro 2

No livro nº. 2, foi encontrada a seguinte analogia, aqui chamada de “analogia

3-livro2”.

Analogia 3-livro2: Fazendo uma analogia com o escoamento de água em uma

tubulação, suponha uma bomba produzindo uma circulação de água em um cano.

Se em certa seção do cano tivermos um fluxo de água igual a 10L/s, o valor do fluxo

deste líquido neste mesmo instante, através de outra seção B (em qualquer ponto da

tubulação), terá que ser também igual a 10 L/s (a não ser que o cano esteja furado).

Esta analogia trata da intensidade da corrente elétrica no circuito e faz isto de

maneira bastante simples.

C - Livro 4

O livro nº. 4 foi o único que apresentou a analogia da corrente elétrica com o

fluxo de água (analogia 4-livro4). Isto foi feito no final do capítulo, num tópico

específico denominado “o que diz a mídia”, onde foi citada uma reportagem17 do

periódico Folha de São Paulo de fevereiro de 2011. A reportagem intitulada

“Anatomia de um fio”, copiada desse livro e apresentada no anexo 1, afirma numa

frase solta no meio do texto: “A corrente elétrica funciona de modo semelhante a

uma cachoeira.” Após a introdução, a matéria indica a possibilidade de se “fazer

analogia com uma cachoeira” assemelhando a diferença de altura da cachoeira

(energia potencial) com uma bateria (energia química). A reportagem citada neste

livro conclui ainda que “a aproximação da corrente como um fluido contínuo [água

corrente] não é nada má”.

Havia ainda no livro 4 um suplemento para o professor intitulado “Sugestões,

comentários e orientações didático-pedagógicas”, em que se encontra uma sugestão

de leitura compartilhada da reportagem e a sugestão de um site18 para ilustrar o

17 GLEISER, M., Folha de São Paulo, 11 fev 2001

18 http://www.upscale.utoronto.ca/IYearLab/Intros/DCI/Flash/WaterAnalogy.html

43

trabalho com a frase: apresenta uma analogia entre o fluxo de água e a corrente

elétrica em um circuito. Verificou-se que o referido site encontra-se ativo e possui

imagem animada desta analogia.

D - Livro 5

No livro nº. 5 foi citada uma analogia entre a movimentação de elétrons no

condutor e um conjunto de abelhas voando em direção a um alvo (analogia 5-livro5).

O(s) autor(es) assim descreve(m) a analogia que tem como veículo um enxame de

abelhas em movimento e como alvo a corrente elétrica:

“Uma analogia que ajuda a entender melhor essa movimentação de elétrons

é: um conjunto de abelhas voando em direção a um ‘alvo’. É possível observarmos

uma grande mancha escura – o conjunto de abelhas – deslocando-se nítida e

ordenadamente em uma direção. No entanto, se acompanhássemos o movimento

de uma única abelha, veríamos que ela não se desloca em linha reta, mas sim

zigue-zagueando e, mesmo assim, em direção ao alvo. O zigue-zague é um

movimento desordenado, mas o voo em direção ao alvo é ordenado. O movimento

da abelha é a combinação desses dois movimentos. Podemos dizer que o mesmo

acontece com os elétrons através de um condutor por onde passa a corrente

elétrica”.

Considera-se que a analogia 5-livro5 se apresenta como inovadora e merece

aprofundamento nos estudos quanto a sua eficácia igualmente à analogia 3.

Neste ínterim, ressalta-se a necessidade de atenção para com o

conhecimento prévio do aluno, conforme aponta Terrazzan et al (2005). Lembra-se

que grande parte das analogias identificadas nos livros didáticos de Física são

características da própria área de conhecimento, possibilitando algum tipo de

dificuldade na aprendizagem, tendo por pressuposto que o análogo deve ser familiar

aos alunos (Terrazzan et al., 2005, p.14). Pergunta-se: teria o aluno conhecimento

suficiente sobre o voo das abelhas (veículo) para entender o alvo? Deve ser

considerada a possibilidade de ser esta analogia testada pela Metodologia de Ensino

Com Analogias – MECA, a fim de verificar seu potencial educativo.

44

E - Livro 9

No livro nº. 9 foi identificada, no início do tópico “corrente elétrica”, uma

sugestão introdutória para separação das palavras e escreveu-se: “corrente

normalmente está associada ao fluxo de algo” exemplificando que “no caso de um

rio, quando dizemos que a correnteza está forte, queremos nos referir a uma grande

quantidade de água que flui”. Esta não pode ser caracterizada como analogia, mas

entende-se que o(s) autor(es) pretendem preparar o estudante para a apresentação

futura da analogia, que foi o que ocorreu em forma de ilustração e portanto está

descrita no item 5.3 deste trabalho.

F - Livro 10

Apesar de não listado nesse item 5.2, percebeu-se neste livro nº. 10, no

tópico “circuito elétrico” a ideia do circuito hidráulico como veículo na seguinte frase:

“Da mesma maneira que a corrente de água cessa ao se fechar a torneira, também,

em um circuito elétrico pode-se interromper a passagem da corrente elétrica” frase

que, apesar de não identificada como analogia, configura uma referência à analogia

pesquisada.

5.3 - Presença da Analogia em Elementos Ilustrativo s

Foram encontradas cinco analogias da corrente elétrica em elementos

ilustrativos. Essas foram identificadas nos livros 1, 2, 5, 9 e 10 e como já foi dito, os

livros 1, 2 e 9 apresentaram esta analogia na forma mista, textual e ilustrativa, e

estão citadas neste item.

Lista-se a seguir as analogias encontradas em cada livro.

A - Livro 1

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As seguintes ilustrações encontram-se no tópico “conhecendo um pouco

mais” intitulado “velocidade de arrastamento”, no capítulo 5 – “Corrente Elétrica”

desse livro. A legenda informa ser um “esquema do extenso saguão de um

aeroporto”

Figura 1 – Primeira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 1 (2012)

Fonte: livro 1

A figura 1 (veículo) recebe a denominação de “esquema do extenso saguão

de um aeroporto”. Os círculos azuis representam os bancos, os pontos pretos

representam alguns passageiros sentados em torno destes bancos. Os pontos

vermelhos representam os guardas e as setas indicam direção, sentido e velocidade

em que eles se deslocam num determinado instante.

Figura 2 - Segunda Ilustração de Analogia Sobre Cor rente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 1 (2012)

Fonte : livro 1

46

A figura 2 (alvo) recebe a denominação de “esquema do movimento de

elétrons livres num condutor de cobre quando não há nele um campo elétrico”. As

bolas azuis representam os núcleos dos átomos com os elétrons das camadas

inferiores em sua periferia, representados pela manchas azuladas. Os pontos

vermelhos representam os elétrons livres e as setas indicam direção, sentido e

velocidade em que eles se deslocam num determinado instante.

Figura 3 - Terceira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 1 (2012)

Fonte : livro 1

A figura 3 trata dos movimentos ordenados que se estabelecem nas figuras 1

e 2 quando há um motivo para isto. Representa o esquema do movimento de

guardas (elétrons livres) no saguão do aeroporto (condutor de cobre) quando estes

guardas recebem instruções (campo elétrico) para seguir em determinada direção e

sentido. A bolas azuis (bancos X núcleo dos elétrons) estão rodeadas por pontos

pretos (passageiros X elétrons “não livres”) e indicam os obstáculos que tem de ser

contornados para que os elementos em movimento (guardas X elétrons livres)

possam se dirigir ao destino especificado.

Quando devidamente acompanhadas do texto explicativo e estabelecidos os

limites da analogia, entende-se que as figuras são adequadas ao entendimento dos

alunos e possivelmente favorecem o processo de ensino e aprendizagem.

Ressalta-se que este livro ilustra uma quarta situação associando a um

movimento ordenado acompanhado por um supervisor dos guardas e explica a

grandeza “velocidade de arrastamento” justificando a importância do conhecimento

47

desta grandeza para se compreender a natureza da corrente elétrica, explicitando a

fórmula matemática e calculando o valor desta grandeza.

B - Livro 2

As seguintes ilustrações encontram-se no capítulo 4 “Corrente elétrica” no

tópico 4.2 “Circuitos simples” deste livro.

No item “Circuito Elétrico Simples” tem-se a primeira figura que é apresentada

logo abaixo.

Figura 4 - Primeira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 2 (2012)

Fonte : livro 2

A primeira imagem representa uma bateria com um fio condutor ligado em

seus dois polos mostrando como se estabelece a corrente elétrica. Na segunda

imagem tem-se a representação esquemática desta bateria.

No item “Comentários” tem-se a segunda figura, também apresentada na

sequência.

48

Figura 5 - Segunda Ilustração de Analogia Sobre Cor rente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 2 (2012)

Fonte : livro 2

Trata-se aqui de uma analogia do fluxo de água numa tubulação,

impulsionado por uma bomba, (veículo) objetivando apreender o conceito de

intensidade da corrente elétrica, mostrando a constância desta intensidade (ou fluxo)

durante o trajeto percorrido. A legenda explica: “a vazão d’água no cano é a mesma

em qualquer seção do condutor”. A conclusão remete à figura 1 e lembra, que “a

intensidade da corrente é a mesma em qualquer ponto do fio”, estabelecendo assim

a analogia pesquisada.

C - Livro 5

A seguinte ilustração encontra-se no capítulo 5 “Eletricidade, geração e usos”

no tópico “Conexão” intitulado “A energia das pilhas e baterias”, neste livro 5.

Encontrou-se a figura com um texto introdutório, texto este que não se refere à

analogia. A legenda descreve:

esquema representativo de uma analogia entre o potencial químico eletrostático da pilha, o potencial gravitacional (representado por um elevador) e a corrente elétrica (representada pelo movimento ‘deslizar ladeira abaixo’).

A ilustração é apresentada a seguir na Figura 6.

49

Figura 6 - Primeira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 5 (2012)

Fonte : livro 5

A figura mostra quatro patinadores que se utilizam de um elevador para subir

até o topo de uma rampa de onde deslizam ladeira abaixo até chegarem à parte

mais baixa e iniciarem o ciclo novamente. A figura leva em consideração o potencial

gravitacional (Terra) associando-o ao potencial químico (pilha) e mostra a situação

veículo (movimento dos patinadores) comparada à situação alvo (corrente elétrica)

Entende-se que a ilustração objetiva mostrar a corrente elétrica como um movimento

do maior para o menor potencial. A imagem das placas de chumbo e dióxido de

chumbo colocadas no centro podem remeter à ideia do movimento dos elétrons ser

um movimento de subida e descida Também se propõe a análise desta analogia

para confirmar sua adequação ao processo de ensino-aprendizagem.

Ressalta-se que esta figura não está no tópico “Corrente elétrica” e que este

livro propõe, logo na sequência, uma analogia textual, esta sim no tópico “Corrente

elétrica” (ver tópico anterior - item 5.2) que não tem referência com a figura.

50

D - Livro 9

A seguinte ilustração encontra-se no capítulo 2 “Circuitos elétricos” deste livro.

Ressalta-se que no tópico 1 “Corrente elétrica” não foi encontrada nenhuma

referência análoga. Esta ilustração encontra-se no tópico 3 com o título idêntico ao

do capítulo e escreve: “a vantagem de estudar algumas situações por meio de

analogias é que começamos a compreender o novo conceito (desconhecido) com

base no que já conhecemos”.

Figura 7 - Primeira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 9 (2012)

Fonte : livro 9

Tem-se nesse caso uma figura semelhante à figura 6, observada do ponto de

vista da diferença de potencial que estabelece a corrente elétrica. Na primeira

imagem a ilustração de um rádio destaca a pilha, responsável por esta diferença de

potencial. Na segunda imagem uma representação de um circuito elétrico simples. E

na terceira imagem uma correia movida a manivela que eleva as bolinhas (do

potencial menor para o potencial maior) possibilitando o movimento contínuo.

A referência a corrente elétrica é feita quando lê-se: “a força elétrica realiza

trabalho sobre as cargas no interior dos condutores e induz uma corrente elétrica em

seu interior. (A ação da força da gravidade é a responsável pelo movimento da

corrente de bolinhas na analogia)”. Apesar de esta analogia visar o circuito elétrico

como um todo, achou-se adequado descrevê-la neste trabalho.

51

E - Livro 10

No livro 10 foi apresentada a fotografia (Figura 8) que aparece no tópico inicial

“um modelo para a corrente elétrica”, remetendo à ideia análoga neste próprio título.

Após conceituar, sucintamente, corrente elétrica como “o movimento ordenado de

elétrons livres no interior de um condutor metálico”, o livro exibe a seguinte fotografia

(Figura 8).

Figura 8 - Primeira Ilustração de Analogia Sobre Co rrente Elétrica Encontrada em Livro de Física Analisado e Identificado como Li vro nº 10 (2012)

Fonte : livro 10

Tem-se as mãos de uma pessoa que segura uma mangueira transparente,

com formato de meio círculo, cheia de esferas metálicas. Percebe-se, facilmente,

que empurrando a primeira bola numa das extremidades (mão direita), após o

movimento ter sido transmitido à sequência de bolas, a última bola é expulsa pela

outra extremidade (mão esquerda). A legenda da foto explica:

Quando se estabelece a diferença de potencial nos extremos do condutor, os elétrons trocam energia em colisões elásticas, de modo que se verifica um ‘movimento’ líquido através de uma seção transversal do fio. Observe o modelo: um elétron não percorre o fio em toda a sua extensão, mas transfere sua energia para o próximo.

Percebeu-se também neste livro 10, no tópico “circuito elétrico” a ideia do

circuito hidráulico como veículo na seguinte frase: “Da mesma maneira que a

corrente de água cessa ao se fechar a torneira, também, em um circuito elétrico

pode-se interromper a passagem da corrente elétrica” frase que, apesar de não

identificada como analogia, configura uma referência à analogia pesquisada.

52

5.4 - Presença da Analogia em Exercícios

Não foi encontrado nenhum exercício que fizesse referência à analogia da

corrente elétrica com o fluxo de água, bem como com qualquer outra situação que

objetivasse verificar o aprendizado através desta analogia.

5.5 – Crítica à Analogia da água corrente X corrent e elétrica

Conforme informado no início do capítulo, o livro 1 faz uma crítica e aponta as

inadequações da analogia da “água corrente x corrente elétrica” e, um pouco à

frente, usa a analogia de um saguão de aeroporto cheio de passageiros e guardas,

para identificar a “velocidade de arrastamento” no condutor. A crítica encontra-se

conforme transcrição a seguir:

A analogia entre corrente elétrica e água corrente tem pelo menos três

grandes inadequações.

A primeira se refere a aquilo que se movimenta e como se movimenta. Na

água encanada, o movimento é do líquido, e todo o líquido se desloca

uniformemente. Na corrente elétrica, o movimento é dos portadores de carga, que,

embora existam em quantidades fantásticas, são uma parcela ínfima de toda a

matéria de que é constituído o condutor.

A segunda inadequação se refere à velocidade do deslocamento. A

velocidade média de qualquer ponto de um fluido em movimento dentro de um tubo

depende da posição desse ponto em relação a uma seção normal do tubo, mas, em

média, pode-se dizer que, com exceção de uma fina película que adere às paredes

interiores do tubo, todo fluido se desloca pelo encanamento. Na corrente elétrica

isso não ocorre. Em primeiro lugar, porque não existe situação equivalente à da

água percorrendo um tubo — não há, na corrente elétrica, distinção entre água e

tubo, ou seja, o "tubo" é o próprio condutor. Em segundo lugar, porque os portadores

de carga, embora comecem a se mover quase instantaneamente, têm em média

uma velocidade muito pequena. Em outras palavras, na corrente elétrica há duas

velocidades de propagação a considerar: a do campo elétrico, praticamente igual à

53

velocidade da luz, que provoca o movimento dos portadores de carga, e a

velocidade dos próprios portadores de carga, que, quando se trata de corrente

contínua, é muito pequena, da ordem de centímetros por hora.

A terceira inadequação se refere à forma de propagação da corrente elétrica.

A água sempre flui continuamente, enquanto a corrente elétrica, sobretudo a

doméstica (a que essas analogias costumam se referir), não flui, oscila. Os

portadores de carga não se deslocam ao longo do fio, mas executam um movimento

de vaivém em torno de posições fixas. Por isso essa corrente se chama corrente

alternada.

Em síntese, a analogia da corrente elétrica com a água corrente só faz algum

sentido em relação à corrente contínua, na qual os portadores de carga movem-se

num único sentido. Mas a corrente contínua é muito menos utilizada do que a

corrente alternada. Na prática, a corrente contínua é empregada apenas na rede de

telefonia fixa, nos veículos de transporte e no interior dos aparelhos eletrônicos ou

dispositivos elétricos movidos a pilha ou bateria.

Quanto à analogia que tem o saguão de aeroporto como veículo e a corrente

elétrica como alvo identificou-se ao final do livro no “Manual do Professor –

Orientações para o desenvolvimento de cada capítulo e resolução dos exercícios”

uma tentativa do(s) autor(es) de introduzir(em) uma nova ideia. Trata-se “de uma

ideia muito simples, mas diferente da habitual”, pois é considerado que

constantemente “confunde-se a velocidade de propagação do campo elétrico [...]

com a velocidade de arrastamento da corrente elétrica” enfatizando que tal confusão

“é um erro grave”. A velocidade de arrastamento é definida como o movimento

ordenado de elétrons em função de um campo elétrico que passa a existir no

condutor, sendo normalmente muito baixa; já a velocidade de propagação do campo

elétrico é da ordem de grandeza das ondas eletromagnéticas, ou seja, próximas à

velocidade da luz, instantâneas.

O(s) autor(es) conclui(em) a sugestão de discussão da inadequação da

analogia “água corrente x corrente elétrica” comparada à analogia do “saguão de um

aeroporto” afirmando: “esperamos que o professor se convença dos erros da

primeira para aceitar a necessidade da segunda” e lembram que “ideias novas só

são aceitas depois de muito convencimento”. Entretanto, a analogia proposta pelo

54

autor, do “saguão de um aeroporto” parece conter inadequações, embora

reafirmemos a necessidade de uma avaliação com metodologia apropriada.

5.6 – Quadro Geral da Presença da Analogia da Corre nte Elétrica nos Livros

Pesquisados

O Quadro indica cada coleção analisada denominada Livro; mostra em

quantos livros a analogia da corrente elétrica foi encontrada, como ocorre a

distribuição e a disposição (forma textual, gráfica ou ambas) em cada uma delas. Os

livros que só possuíam a analogia na forma textual foram marcados no quadro com

o “X” na segunda coluna, assim como aqueles que só possuíam a forma gráfica

(elementos ilustrativos) foram marcados na terceira coluna. Três dos livros

analisados possuíam ambas as formas de analogias textual e também ilustrativa.

QUADRO 2: Presença da Analogia da Corrente Elétrica nas Coleções de Física do PNLEM (2012 – 2014) Pesquisados (2012)

COLEÇÃO ANALOGIA TEXTUAL

ANALOGIA GRÁFICA

ANALOGIA MISTA

ANALOGIA EM EXERCÍCIOS

Livro 1 X

Livro 2 X

Livro 3

Livro 4 X

Livro 5 X X

Livro 6

Livro 7

Livro 8

Livro 9 X

Livro 10 X

FONTE: Dados da Pesquisa

55

O quadro permite uma visão geral da distribuição das analogias pesquisadas

em cada coleção, preocupou-se em não identificar nem a coleção e nem o(s)

autor(es).

As três coleções que não apresentaram nenhum tipo de analogia para

explicação da temática corrente elétrica. Talvez não o fizeram para não se

arriscarem num tema complexo. Ressalta-se que as analogias, não somente a

estudada nesse trabalho, são importantes ferramentas no processo de ensino e

aprendizagem, além de serem critério eliminatório específico estabelecido pelo Guia

do Livro Didático do PNLD 2012 para o componente curricular Física e devem estar

presentes de maneira controlada e sistematizada.

56

CAPÍTULO 6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

Durante a pesquisa, foram encontradas variadas analogias para o processo

de ensino e aprendizagem do tema corrente elétrica. Portanto, além de atingir os

objetivos, essa pesquisa levantou questões que possibilitam ampliar os estudos

através de uma minuciosa análise das propostas apresentadas para o ensino com

analogias do tema tratado nos livros didáticos.

Em relação as questões de pesquisa, foi mostrada a importância das

analogias como recurso cognitivo, foram destacados os aspectos que envolvem o

uso de analogias no ensino de ciências; ressaltou-se as características das

analogias da corrente elétrica, foi traçado um panorama de como se estruturam os

livros didáticos de Física brasileiros e, sobretudo, a variedade de propostas

apresentadas no material analisado a respeito de como as analogias da corrente

elétrica aparecem e são tratadas nestes livros.

Este trabalho mostrou-se- bastante enriquecedor para o processo de ensino e

aprendizagem desde o início da revisão bibliográfica, momento em que foram

identificadas críticas à analogia da corrente elétrica, objeto de pesquisa do mesmo. A

riqueza do tema é demonstrada na variedade de analogias que foram encontradas

e, sobretudo, nos questionamentos que estavam propostos nos próprios livros

didáticos, propondo a mudança destas analogias que, historicamente, usam como

veículo a água corrente por influências de cientistas renomados conforme visto no

texto.

A proposta que foi encontrada para substituição desta clássica analogia

discute de forma direta (inclusive em tópico especial e no manual do professor), os

motivos para reavaliar o emprego desta analogia e outra relação analógica

substituta, o que proporcionou enriquecimento deste trabalho.

A análise das analogias da corrente elétrica pareceu frustrada no instante em

que se identificou a crítica à analogia tradicional. Porém, no decorrer da pesquisa

empírica, as variadas propostas apresentadas, tanto na forma textual como na forma

de elementos ilustrativos superaram nossas expectativas e identificaram uma

57

preocupação dos autores de livros didáticos em relação ao uso de analogias para o

tema “corrente elétrica”. Cabe ressaltar que não foram avaliadas a eficiência destas

analogias como tal. No entanto, em nenhum momento foi encontrado um tratamento

metodológico semelhante ao proposto pelas metodologias específicas para o ensino

com analogias, em especial a MECA, adotada nessa pesquisa.

Também com relação ao ensino de ciências através de atividades

investigativas este trabalho foi proveitoso para o processo de ensino e

aprendizagem. De forma geral, analogias são excelentes recursos didáticos e

possibilitam interação com atividades investigativas.

Dessa forma, espera-se ter contribuído para o processo de ensino e

aprendizagem com analogias, sobretudo de forma investigativa, que se apresenta

atualmente como uma proposta enriquecedora de conteúdos e passível de promover

o interesse dos alunos pelas temáticas estudadas.

Fica clara a necessidade de novas pesquisas, sobretudo para verificar a

aplicabilidade das analogias apresentadas, bem como aprofundamento de pesquisas

relacionadas à atividade investigativa nas Ciências. O teste em sala de aula, como

sugerido em algumas análises, indicaria a eficácia ou não das analogias

apresentadas neste trabalho.

58

REFERÊNCIAS

ALVES-MAZZOTTI, Alda J.; GEWANDSZNAJDER, Fernando. O Método nas Ciências Sociais. São Paulo: Pioneira, 2002. 203 p.

AZEVEDO, F. A educação e seus problemas. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1937. 359 p.

BRASIL, Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica. Guia de livros didáticos: PNLD 2012 : Física. – Brasília :, 2011, 90p.

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ANEXOS

Anexo 1